药丸外壳由明胶制成，表面涂覆阻断射频信号的材料（左上图）。药丸被吞咽后，涂层分解并释放药物及射频天线（右上及左下图）。所有材料均具备可生物吸收特性（右下图）。图片来源：研究人员提供
麻省理工学院工程师开发出一种新型智能药丸，可验证药物是否已被吞咽，为医学领域长期存在的难题提供潜在解决方案。该技术旨在帮助患者按时服用关键药物。
该系统可集成至标准药丸胶囊中，包含可生物降解的射频天线。药丸发送确认吞咽的信号后，其大部分电子部件将在胃中安全溶解。微型射频芯片则通过消化道自然排出体外。
研究团队表示，此技术对需长期规律服药的人群尤为有益，例如依赖免疫抑制药物的器官移植受者，以及接受HIV或结核病等感染治疗的患者。
"目标是确保该技术帮助人们获得所需治疗，以最大化健康效益，"麻省理工学院机械工程副教授、布莱根妇女医院胃肠病学家、哈佛-麻省理工博德研究所副研究员乔瓦尼·特拉韦尔索表示。特拉韦尔索是本项研究的资深作者，相关论文已于1月8日发表在《自然·通讯》期刊。麻省理工学院研究科学家梅赫梅特·吉拉延·赛和前麻省理工学院博士后肖恩·尤担任主要作者。
麻省理工学院工程师设计的药丸可报告吞咽时刻。胶囊外层由明胶制成，表面涂覆纤维素及钼或钨材料，可阻断射频信号发射。图片来源：梅赫梅特·赛
漏服药物为何仍是严峻问题
未按处方服药现象普遍存在。每年因此导致数十万人本可避免的死亡，并增加数百亿美元医疗成本。
为应对这一挑战，特拉韦尔索实验室此前研发了能在消化系统滞留数天甚至数周的药物递送胶囊，按设定时间表释放药物。尽管在某些情况下有效，但这类系统不适用于所有药物类型。
"我们开发了可在体内长期存留的系统，并证实其能提高用药依从性，但也认识到某些药物无法更改药丸形态，"特拉韦尔索表示，"问题转化为：我们还能采取什么措施帮助患者及其医疗提供者确认药物已被服用？"
智能通信药丸的工作原理
在新研究中，研究团队聚焦不同思路：在不改变药物递送方式的前提下，确认药丸已被服用。通过采用可在体外检测且对人体安全的射频信号，他们设计出吞咽后短时通信的胶囊。
早期射频药丸系统使用不易在体内分解的材料，导致整个设备需完整通过消化道。为降低胃肠阻塞风险，麻省理工团队设计了可生物吸收系统，使大部分组件安全溶解。
发送射频信号的天线由锌制成，嵌入纤维素颗粒中。这些材料因出色的安全记录和医疗兼容性而被选用。
"我们选择这些材料是基于其优异的安全特性及环境兼容性，"特拉韦尔索表示。
锌-纤维素天线卷成紧凑形状，与药物共同置于胶囊内。胶囊外壳由明胶制成，表面涂覆纤维素及钼或钨材料，可防止吞咽前发射信号。
吞咽后，涂层溶解并释放药物及天线。天线接收外部设备信号后，借助微型射频芯片回传服药确认信息。此过程通常在10分钟内完成。
射频芯片尺寸约400×400微米，为市售非生物降解组件，设计为自然排泄。系统其余部分约一周内在胃中分解。
"组件采用锌和纤维素等医疗常用材料，具备明确安全记录，可在数日内分解，"赛表示，"我们的目标是避免长期累积，同时确保服药确认的可靠性，该技术向临床应用推进时将持续评估长期安全性。"
测试结果与未来医疗应用
动物模型测试表明，射频信号可从胃内发射并被2英尺外的接收器检测。若应用于人体，研究团队设想通过可穿戴设备接收信号并转发至医疗提供者。
团队计划继续开展临床前研究，并希望启动人体测试。受益最显著的群体包括刚完成器官移植、需服用免疫抑制药物预防排斥反应的患者。
"我们希望优先考虑漏服可能导致严重后果的药物，"特拉韦尔索表示。
其他潜在受益者包括：刚植入支架需预防阻塞的患者、结核病等慢性感染患者，以及因神经精神疾病影响规律服药的人群。
参考文献："用于评估用药依从性的可生物吸收RFID药丸"，作者：梅赫梅特·吉拉延·赛、肖恩·尤、蔡宇彬、阿达·埃鲁斯、文一柱、本杰明·穆勒、费利佩·维埃尔巴-戈麦斯、阿丽娜·扎多尔诺瓦娅、安德鲁·佩蒂纳里、凯琳·施密特、尼奥拉·法比安、艾莉森·海沃德、彼得·蔡和乔瓦尼·特拉韦尔索，2026年1月8日，《自然·通讯》。DOI: 10.1038/s41467-025-67551-5
本研究获诺和诺德公司、麻省理工学院机械工程系、布莱根妇女医院胃肠病学部及美国高级卫生研究计划署资助。
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